Как растения находят симбиотических партнёров

Команда под руководством клеточного биолога профессора Томаса Отта с биологического факультета Фрайбургского университета обнаружила ключевой фактор, необходимый бобовым растениям для установления первоначального контакта с клубеньковыми бактериями в почве.

Ключевое открытие: белок SYFO1

Исследователи идентифицировали уникальный для бобовых растений белок — симбиотический формин 1 (SYFO1). Эксперименты на растении Medicago truncatula (бо́бовик усечённый) показали, что корневые волоски растений с отключённым геном SYFO1 практически теряют способность обвиваться вокруг бактерий.

Механизм действия

Белок SYFO1 выполняет роль молекулярного моста:

Это двойное связывание заставляет корневой волосок изменить направление роста: вместо прямого роста он формирует петлю, обвивающую бактерию. Таким образом, SYFO1 напрямую переводит симбиотический сигнал от бактерий в изменение формы клетки.

Эволюционное и практическое значение

  • Эволюционная инновация: SYFO1 представляет собой особый эволюционный шаг. В то время как белки формины присутствуют во многих клетках и взаимодействуют с актином, этот особый тип реагирует исключительно на симбиотические сигналы бактерий.
  • Перспектива для сельского хозяйства: Понимание тонких механизмов симбиоза может в будущем позволить вернуть эту утраченную в ходе эволюции способность другим сельскохозяйственным культурам, что снизит потребность в азотных удобрениях.

Исследование, проведённое в сотрудничестве с молекулярным биологом профессором Робертом Гроссе и эволюционным биологом доктором Пьером-Марком Дело, опубликовано в журнале Current Biology. Работа стала возможной благодаря междисциплинарному сотрудничеству в рамках кластера передовых исследований CIBSS.